Der globale Markt für Brennstoffzellen hatte 2022 einen Wert von 11,07 Milliarden US-Dollar und wird Prognosen zufolge bis 2031 auf 108,1 Milliarden US-Dollar anwachsen. Darüber hinaus wird der globale Brennstoffzellenmarkt im Prognosezeitraum von 2023 bis 2031 mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 27,4 % wachsen.  

Eine elektrochemische Brennstoffzelle besteht aus einem Brennstoff (häufig Wasserstoff) und einem Oxidationsmittel (typischerweise Sauerstoff), die durch zwei Redoxreaktionen Strom erzeugen. Die chemische Reaktion in Brennstoffzellen erfordert eine kontinuierliche Zufuhr von Brennstoff und Sauerstoff (üblicherweise aus Frischluft). Im Gegensatz dazu stammt die chemische Energie in einer Batterie – außer bei Flussbatterien – aus Metallen und deren Ionen oder Oxiden, die bereits in der Zelle vorhanden sind. Durch die Verwendung von Brennstoff und Sauerstoff können Brennstoffzellen kontinuierlich Strom erzeugen.

Arten von Brennstoffzellen 

Es gibt verschiedene Arten von Brennstoffzellen. Die wichtigsten Klassifizierungen sind folgende:

Festoxidbrennstoffzelle: Der Elektrolyt von Festoxidbrennstoffzellen (SOFCs) ist eine robuste, porenfreie Keramikverbindung. SOFCs erreichen einen Wirkungsgrad von etwa 60 % bei der Umwandlung von Brennstoff in Strom. Der Gesamtwirkungsgrad kann über 85 % liegen, wenn die Abwärme genutzt wird (Kraft-Wärme-Kopplung).

Eine SOFC kann bei Temperaturen von bis zu 1830 °C (1830 °F) betrieben werden. Da für den Hochtemperaturprozess kein Edelmetallkatalysator benötigt wird, sind die Prozesskosten geringer. 

Phosphorsäure-Brennstoffzelle: Die Phosphorsäure-Brennstoffzellen (PACs) verwenden flüssige Phosphorsäure als Elektrolyt – die Säurereste in einer mit Teflon gebundenen Siliciumcarbidmatrix – und poröse Kohlenstoffelektroden, die Platinkatalysatoren enthalten.

Die PAFC-Brennstoffzelle nutzt Brennstoffzellen zur Stromerzeugung für stationäre Anwendungen, aber einige Brennstoffzellen können auch große Fahrzeuge wie Stadtbusse mit Strom versorgen.

Alkalische Brennstoffzelle: Alkalische Brennstoffzellen (AFCs) waren die erste Brennstoffzellenart und konnten als erste elektrische Energie und Wasser für Raumfahrzeuge erzeugen. Die Elektroden und die Kathode bestehen aus unedlen Metallen und benötigen keine Edelmetalllösung als Elektrolyt. Der Einsatz von Polymermembranen als Elektrolyt in AFCs hat in den letzten Jahren zugenommen. Diese Brennstoffzellen ähneln herkömmlichen PEM-Brennstoffzellen, verwenden jedoch eine alkalische anstelle einer sauren Membran.

Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle:

Die Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle (PEMFC) ist auch als Polymerelektrolytmembran-Brennstoffzelle (PEMC) bekannt. Diese Brennstoffzellen zeichnen sich durch eine hohe Leistungsdichte und ein geringes Gewicht und Volumen im Vergleich zu anderen Typen aus. Der Elektrolyt besteht aus einem festen Polymer, und die Elektroden enthalten porösen Kohlenstoff mit einem Platinkatalysator. Sie funktionieren ausschließlich mit Wasserstoff, Sauerstoff aus der Luft und Wasser. Typischerweise wird Wasserstoff in Speichertanks oder Reformern erzeugt.

Dynamik des globalen Brennstoffzellenmarktes

Treiber: 

Ein wachsender Markt für tragbare Geräte, staatliche Regulierungen zur Reduzierung der Umweltverschmutzung und eine verbesserte Brennstoffzelleneffizienz sind die Hauptfaktoren für das Marktwachstum. In den kommenden Jahren wird das Bewusstsein für Brennstoffzellen zunehmen, was einen größeren Einfluss auf deren Entwicklung zur Folge haben wird. 

Hemmnisse: Brennstoffzellenmärkte und -industrien stehen vor mehreren Herausforderungen, darunter die hohen Katalysatorkosten, die zu höheren Brennstoffzellenpreisen führen, und die unzureichende Brennstoffzelleninfrastruktur. Prognosen zufolge werden die Brennstoffzellenkosten in den kommenden Jahren aufgrund technologischer Fortschritte sinken.

Herausforderungen: Die Integration hocheffizienter drahtloser Technologien in aktuelle Innovationen dürfte ein breiteres Publikum erreichen. Mehrere Anbieter bieten innovative Produkte auf dem Markt an. Zukünftig wird der Wettbewerb durch Technologien wie neuartige Brennstoffzellen weiter zunehmen.

Wachstum: Brennstoffzellen bergen weltweit ein erhebliches Entwicklungspotenzial. Trotz ihrer Marktreife dürfte die Branche in den nächsten sechs Jahren einen bedeutenden Beitrag zur Weltwirtschaft leisten.

Auswirkungen von Covid-19 auf den globalen Kraftstoffmarkt

Die Internationale Energieagentur (IEA) berichtet, dass die Covid-19-Krise den Ausbau erneuerbarer Energien erheblich beeinträchtigt hat. Aufgrund der weltweiten Rezession infolge von Covid-19 und der IEA-Prognose wird für 2020 weltweit ein Rückgang der Neuinstallationen erneuerbarer Energien erwartet. 

Dieser Ausbruch wird sich auf die globalen Lieferketten für wasserstoffbasierte Technologien auswirken, für die eine koordinierte Lieferkette und erhebliche Kapitalmengen erforderlich sind. 

Die IEA stellt fest, dass die aktuelle Wasserstoffnachfrage von Ölraffinerien, Stahlproduzenten und Chemieunternehmen durch den Covid-19-Ausbruch beeinträchtigt wird. Einem IEA-Bericht zufolge wird der Benzinverbrauch bis 2020 um 9 %, der Dieselverbrauch um 6 % und der Kerosinverbrauch um 26 % sinken, während die Nachfrage nach wichtigen, aus Wasserstoff hergestellten Chemikalien (wie Methanol) um 7 % zurückgehen dürfte. 

Regionale Analyse des globalen Brennstoffzellenmarktes

Im Prognosezeitraum 2021–2028 wird der asiatisch-pazifische Raum der größte Markt sein, da neue Brennstoffzellenfahrzeuge in der Region stark nachgefragt werden. Darüber hinaus dürfte die steigende Stromerzeugung aus saubereren Energiequellen die Fortschritte auf dem Brennstoffzellentechnologiemarkt in diesem Gebiet weiter beschleunigen. 

Wichtige Akteure auf dem globalen Brennstoffzellenmarkt

Zu den führenden und prominentesten Wettbewerbern auf dem globalen Brennstoffzellenmarkt gehören:

• SFC Energy
• Plug Power Inc.
• Proton Power Systems Plc
• United Technologies
• ITM Power PLC
• AFC Energy Plc
• Ballard Power Systems Inc.
• Fuel Cell Energy Inc.
• Hydrogenics
• Fuji Electric India Pvt Ltd.
• Andere

Wichtigste Entwicklungen auf dem globalen Brennstoffzellenmarkt

• Im Jahr 2021 brachte Ballard das FC move-HD+ auf den Markt, das neueste Hochleistungs-Leistungsmodul für Busse, mittelschwere und schwere Lkw. Es stellt die achte Generation dieses Produkts dar.
• Im Oktober 2019 unterzeichnete Ballard Power einen Vertrag mit dem Berliner Unternehmen BEHALA über die Lieferung von drei FCveloCity-Brennstoffzellenmodulen mit je 100 Kilowatt (kW). Die Brennstoffzellen werden in Elektra zur Produktion emissionsfreier Schubboote eingesetzt. Neben dem Gütertransport zwischen Berlin und Hamburg werden die Schubboote auch Personen zwischen den beiden Städten befördern.
• Im Oktober 2019 schloss SFC Energy einen Vertrag mit Aurorahut, einem finnischen Energieunternehmen. Aurorahut wird im Rahmen dieser Vereinbarung die EFOY-Brennstoffzelle in seinen neuen, ganzjährig nutzbaren Iglu-Hausbooten für hochgradig personalisierte Urlaubsreisen einsetzen. Brennstoffzellen bieten eine geräuschlose, umweltfreundliche und vollautomatische Energiequelle für jedes Iglu.
• Im März 2019 erweiterte The Plug Power sein Produktportfolio um eine wasserstoffbasierte Brennstoffzelle. Der ProGen 30-kW-Motor ist eine kosteneffiziente Lösung für die heutigen Anwendungsfälle von Elektrofahrzeugen (EV) und zeichnet sich durch hohe Auslastung, lange Laufzeiten, zuverlässigen Betrieb auch unter anspruchsvollen Bedingungen, schnelles Betanken und Emissionsfreiheit aus. Die branchenführenden Produkte von ProGen erleichtern Erstausrüstern (OEMs) die Integration nachhaltiger Brennstoffzellentechnologie.

Segmentanalyse des Brennstoffzellenmarktes

Die Segmentierung des globalen Brennstoffzellenmarktes umfasst Typ, Anwendung und Region.

Segmentierung basierend auf Typ

• Festoxid-Brennstoffzelle
• Protonenaustauschmembran-Brennstoffzelle
• Schmelzkarbonat-Brennstoffzellen (MCFC)
• Phosphorsäure-Brennstoffzelle (PAFC)
• Andere
  • Direktmethanol-Brennstoffzellen (DMFC)
  • Alkalische Brennstoffzellen (AFC)
  • Direktkohlenstoff-Brennstoffzellen (DCFC)

Segmentierung nach Anwendung

• Tragbar
• Stationär
• Transport

Segmentierung basierend auf der Region

Nordamerika

• Die USA
• Kanada
• Mexiko

Europa

• Westeuropa
  • Großbritannien
  • Deutschland
  • Frankreich
  • Italien
  • Spanien
  • Restliches Westeuropa
• Osteuropa
  • Polen
  • Russland
  • Restliches Osteuropa

Asien-Pazifik

• China
• Indien
• Japan
• Australien und Neuseeland
• ASEAN
• Rest des asiatisch-pazifischen Raums

Naher Osten und Afrika (MEA)

• Vereinigte Arabische Emirate
• Saudi-Arabien
• Südafrika
• Rest von MEA

Südamerika

• Brasilien
• Argentinien
• Rest von Südamerika